4. réseaux locaux - unité de formation d’informatiquefelix/annee2009-10/s2/asr2... · 2010. 3....
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4. Réseaux locaux
124IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Réseau
• Réseau : ensemble d’ordinateurs/boîtiers reliés entre eux par des supports de transmission : ces éléments communiquent entre eux à partir de règles appelées protocoles.
• Caractéristiques : il n’existe pas de classification universelle des réseaux, mais deux critères importants les caractérisent :• La technologie de transmission utilisée :
• Diffusion (canal partagé par toutes les machines)• Point à point (connexion entre machines 2 à 2)
• La taille du réseau
125IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Différentes catégories de réseaux
(W)PAN (W)LAN (W)MAN (W)WAN
1 m 10 m 100 m 1km 10km 100km
•(W)PAN: (Wireless) Personal Area Network -> Réseaux personnels
•(W)LAN: (Wireless) Local Area Network -> Réseaux locaux
•(W)MAN: (Wireless) Metropolitan Area Network -> Réseaux métropolitains
•(W)WAN: (Wireless) Wide Area Network Area Network -> Réseaux étendus
126IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Le modèle OSI et les réseaux locaux
Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique 1
2 3 4 5 6 7
Support d’interconnexion matériel
127IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Couches des réseaux locaux et normes
• LLC : Logical Link Control802.2
• MAC : Medium Access Control802.3, 802.5, etc.
LLC
MAC
Carte réseau
Fibre
802.2
802.3802.5Etc.
MEDIUM
Coaxe Paire
128IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Caractéristiques d’une technologie ‘réseau local’
• Topologie (ou topologie logique)
• Câblage (ou topologie physique)
• Méthode d’accès au médium
129IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Topologie (ou topologie logique)
Bus
Anneau
130IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Câblage (ou topologie physique)
Bus
Anneau
Arborescent
Bus-Arborescent
131IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Exemples de topologie/câblage
• Starlan (préhistoire…)• topologie physique : arborescent• topologie logique : bus
• Ethernet• topologie physique : bus ou arborescent• topologie logique : bus
132IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Méthodes d'accès au support
• But : gérer l'accès au médium
• Normalisées• IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers)• ISO
• Réalisées par la couche MAC
133IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Méthodes d'accès au support
• Deux approches :• accès par élection (centralisée ou distribuée)• accès par compétition (résolution des collisions)
• Différentes méthodes :• CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collission Detection)
• Anneau à jeton• Bus à jeton
134IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Méthodes d'accès au support CSMA/CD
• Norme : IEEE 802.3, ISO 8802.3
• Topologie logique : bus
• Principes• Carrier Sense : chaque station est à l'écoute pour détecter
la présence d'un signal• Multiple Access : plusieurs stations peuvent émettre en
même temps• Collision Detection : chaque station sait si elle a provoqué
une collision
135IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
CSMA/CD :Durée minimale d'émission
débutd'émission de A
débutd'émission de B
A perçoit la collisionaprès qu' il ait fini
d'émet t re
collision
durée d'émissiond'une trame
1. A regarde si le câble est libre avant d’émettre
2. Le délai de propagation n’est pas nul => B peut émettre alors que A a déjàcommencé son émission
3. Les 2 trames se percutent : c’est la collision
4. Avec une durée d’émission ‘trop courte’, A ne peut pas savoir que son message a provoqué une collision…
136IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
CSMA/CD : Durée minimale d'émission
débutd'émission de A
débutd'émission de B
collision
durée d'émissiond'une trame
A perçoit la collision avantqu' il ait fini d'émet tre
1. Si une station en train d’émettre détecte une collision, elle s’arrête d’émettre.
2. Une station détecte une collision lorsqu’elle reçoit une trame ‘accidentée’.
137IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
CSMA/CD : Durée minimale d'émission
• Durée minimale d'émission• D : débit• P : durée maximale de propagation• Durée d'émission >= 2*P
Durée d’émission minimale : 2*P
• Ce qui revient à dire que la trame doit avoir une longueur >= 2*P*D
Longueur minimale de la trame : 2*P*D
138IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
CSMA/CD : La trame
Préambule : 7 octetsDélimiteur de début de trame : 1 octet
Adresse destination : 6 octetsAdresse source : 6 octets
Longueur données (2 octets)
Données (0-1500 octets)Padding (0-46 octets)
Contrôle (4octets)
139IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
CSMA/CD : La trame
• Préambule : 56 bits = 7 X (1010101010), permet la ‘synchronisation bit’.
• Délimiteur de début de trame (Start Frame Delimiter) : 8 bits = 10101011; permet la ‘synchronisation trame/caractère’.
• Adresse (6octets) individuelle/multicast/broadcast.
• Longueur du champ de données : valeur comprise entre 1 et 1500, indique le nombre d'octets des données (compatibilitéavec Ethernet…).
• Padding : contenu sans signification complétant une trame dont la longueur des données est inférieure à 46 octets.
• Contrôle : séquence de contrôle basée sur un CRC polynomial de degré 32.
140IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Méthodes d'accès au support : Anneau à jeton
• structure : anneau unidirectionnel
• normalisé (IEEE 802.5, ISO 8802.5)
• principe: • une unique trame circule en permanence• 1bit (jeton) indique si la trame est pleine ou libre• une trame pleine est lue par la station réceptrice• une trame pleine est vidée par la station émettrice
141IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
CSMA/CD : Ethernet, une implémentation
• 1980 (DEC, INTEL et XEROX)
• Topologie logique / physique• Bus / Bus+Arborescent
• Méthode d’accès : CSMA/CD• Une implémentation de la norme 802.3• Adresse Ethernet
• codée sur 6 octets (0:40:7:3:4:2b)• adresses particulières.
Ex : FF:FF:FF:FF:FF:FF (broadcast address)
• Câblage• support de transmission XBaseY
142IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Rôle de la couche physique
• Détecter l'émission d'une autre station sur le médium (Carrier Sense), alors que la station est en écoute
• Transmettre et recevoir des bits sur le médium
• Détecter l'émission d'une autre station pendant que la stationémet (Collision Detect)
143IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Taille minimale de trame
• Vitesse de propagation : 200 000 km/s
• Distance maximale entre 2 stations : 2,5 km
• Délai maximal de propagation • P = 2,5/200 000 = 12,5 µs
• Tranche canal (Time Slot )• TC = 2xP = 25 µs. • on prend TC = 51,2 µs
• Taille de trame minimale• D x TC = 10Mbps x 51,2µs
= 512 bits soit 64 octets.
Ce Ce «« TimeTime SlotSlot»» dd’’acquisition acquisition du canal est du canal est éégal gal àà 51.2 51.2 µµs : ce s : ce ddéélai passlai passéé, aucune collision , aucune collision ne peut plus arriver !ne peut plus arriver !Par consPar consééquent, une station quent, une station doit donc doit donc éécouter le signal couter le signal ««Collision Collision DetectionDetection »» pendant pendant 51.2 51.2 µµs s àà partir du dpartir du déébut but dd’é’émission de la trame.mission de la trame.
144IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Délai d’attente avant retransmission
La station attend R * 51.2 µs tel que 0 <= R < 2i-1
λ R étant un entier « Random » et i = min(n, KM)λ n = nombre de retransmissions déjà effectuéesλ le nombre de réémissions est limité à NM
Généralement :KM=10NM=15
145IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Délai d’attente avant retransmission (suite)
n
délai
KM=4 NM=8
Erreur 0 à 2n-1 x TC 0 à 2KM-1 x TC
146IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Format d'une trame Ethernet
• Identique à la trame 802.3 sauf le champ type indiquant le type de protocole véhiculé dans le trame :• 2 octets représentés sous la forme hexadécimale
XX-YY ou XXYY.• Quelques exemples de valeurs :
• 0806 : ARP• 0800 : IP• …
147IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Format d'une trame Ethernet
Préambule : 7 octetsDélimiteur de début de trame : 1 octet
Adresse destination : 6 octetsAdresse source : 6 octets
Longueur données (2 octets)
Données (0-1500 octets)Padding (0-46 octets)
Contrôle (4octets)
Type de données
148IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Câblage Ethernet
• Classes de transmission • Norme IEEE 802.3, ISO 8802.3• Câblage : (bus) ou arborescent
• Support : (câble coaxial), paire torsadée, fibre optique.• Désignation: XType-Y
• X : le débit en Mbps• Type : le type de transmission (Base = bande de base)• Y : la nature du support (avec la longueur max du brin)
149IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Câblage Ethernet
25mPaire torsadée blindée
1 Gbps1000Base-CX
5000mFibre optique1 Gbps1000Base-LX
200mFibre optique100 Mbps100Base-FX
550mFibre optique1 Gbps1000Base-SX
100mPaire torsadée100 Mbps100Base-TX
100mPaire torsadée10 Mbps10Base-T
Long maxi
SupportDébitXBase-Y
Ethernet
Fast Ethernet
Gigabit Ethernet
150IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Exemple de câblage
• Cas du 100Base-TX• Au plus 100m• Câble de catégorie 5 (paire torsadée)• Boitiers : hub et/ou switch
151IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Boîtier : Hub
St..
Hub.
St..Hub.
St..
152IUT Informatique Bordeaux1 ~ ASR2 Réseau [Janvier 2010]
Boîtier : Commutateur Ethernet
• Appelé aussi:• hub commuté• pont multiport• switch Ethernet
• domaine de collision restreintSt..
Sw.
St..Sw.
St..